JPH092870A - 高ジルコニア電鋳煉瓦 - Google Patents
高ジルコニア電鋳煉瓦Info
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Abstract
割れのない高ジルコニア電鋳煉瓦を得ること。 【構成】 化学組成が酸化物重量%で以下のとおりであ
る高ジルコニア電鋳煉瓦。 ZrO2 89〜96 SiO2 2.5〜8.5 Al2 O3 0.2〜1.5 P2 O5 0.5未満 B2 O3 1.2未満 CuO 0.3未満 P2 O5 +B2 O3 0.01を超え、かつ1.7未満 Na2 O+K2 O 0.05〜1.0 BaO 0.01〜0.5 SnO2 0.5未満 Fe2 O3 +TiO2 0.3以下
Description
ジルコニア電鋳煉瓦、特に製作による割れや、熱サイク
ル試験による割れが発生しない高ジルコニア電鋳煉瓦に
関するものである。
りZrO2 を80重量%以上含む高ジルコニア電鋳煉瓦
が使用されている。この理由は、ZrO2 が溶融ガラス
に対して特に耐食性の大きい金属酸化物だからである。
高ジルコニア電鋳煉瓦は、その大部分を占める単斜晶系
ジルコニア結晶と少量のガラス相から構成されている。
電鋳煉瓦は溶融状態の組成物を鋳型に流し込んで(つま
り鋳造して)ゆっくり室温まで冷却する方法によって作
られる。
で急激な体積変化を伴って単斜晶系と正方晶系の可逆的
な変態を起こすことがよく知られている。
を得るためには、このジルコニア結晶の変態に伴う体積
変化をいかにしてガラス相に吸収させるかが大きな課題
となる。この課題を解決するために、従来いろいろとガ
ラス相の改善について提案がなされている。
は、CuOとB2 O3 を添加してガラス相の粘性を調整
して製作による割れを防止することが提案されている。
は、B2 O3 とP2 O5 を添加してガラス相を柔らかく
して製作による割れを防止することが提案されている。
80号公報においては、B2 O3 とP2 O5 はジルコン
結晶が析出するのを助長して、熱サイクルによる割れを
発生させるので好ましくないと記載している。
生しない煉瓦を得るために有効ではあるが、しかし、熱
サイクルによる割れを発生させる問題がある。この理由
により、B2 O3 とP2 O5 はいずれも好ましくない特
性を有する化学組成であると考えられてきた。
撃によって破壊しない程度のゆっくりとした昇温及び冷
却の熱負荷を繰り返して製品にかけた際に発生する割れ
である。製品に及ぼす経時変化により内部に化学変化が
生じ、それが容積変化を伴った際に割れ発生の原因とな
る。
5 は、高ジルコニア電鋳煉瓦を製作する際の原料中に、
微量ながら不可避的に混入している場合があるが、その
ように原料中に混入している場合には、従来は、原料を
精製するか、それを避けるために予め特別に純度の高い
高価な原料を使用しなければ、熱サイクルによる割れを
完全に解決することはできなかった。
していても、割れのない高ジルコニア電鋳煉瓦を得るこ
とを目的としている。
りである。すなわち、化学組成が酸化物重量%で以下の
とおりである高ジルコニア電鋳煉瓦。
量添加することによって、P2O5 とB2 O3 を多少含
有していても、割れのないように改良した。
ある。ZrO2 が96重量%より多い場合は、製作の際
に割れのない耐火物が得られず、89重量%より少ない
場合は、使用の際に溶融ガラスに対する耐食性が劣る。
%である。SiO2 はガラス相を形成するための必須成
分である。下限値より少ない場合は、ガラス相を形成す
ることができない。上限値より多い場合は、溶融ガラス
に対する耐食性が劣る。
量%である。Al2 O3 はガラス相を形成するための重
要な成分である。ガラス相の中へジルコニアが溶解する
のを抑えて、ジルコンの生成を防止して、熱サイクルに
よる割れを抑える働きがある。また、ガラス相の耐食性
を高める作用もある。0.2重量%の下限値より少ない
場合は、ジルコンの生成を防止できない。1.5重量%
の上限値より多い場合は、ガラス相の中のSiO2 と反
応してムライトを生成する。極端にAl2 O3が多い場
合は、コランダムを生成して、割れのない製品が得られ
ない。
る。B2 O3 の含有量は1.2重量%未満である。そし
てP2 O5 とB2 O3 を合わせた含有量は、0.01重
量%を越え、かつ1.7重量%未満である。P2 O5 お
よびB2 O3 はガラス相の所定の温度での粘性及び熱膨
張率を最適にする上で非常に都合がよく、本発明におい
ては、とくに製作による割れを抑制するのに重要な役割
を果たしている。さらに、P2 O5 は製品を製作する際
に、溶融に必要な電力量を低減させる作用がある。P2
O5 およびB2 O3 が極端に少ない場合は、このような
役割を果たせない。P2 O5 が0.5重量%以上である
場合およびB2 O3 が1.2重量%以上である場合は、
ジルコンを生成させる好ましくない作用が顕著になる。
る。CuOはガラス相の所定の温度での粘性及び熱膨張
率を最適にするのに都合がよい。また、高ジルコニア電
鋳煉瓦を製作する際に、溶融に必要な電力量を低減させ
る作用がある。しかし、CuOが0.3重量%以上であ
ると、溶融ガラスを着色したり、溶融ガラスに泡を生成
させる発泡の原因になる。
05〜1.0重量%である。BaOの含有量は0.01
〜0.5重量%である。これらを添加することによっ
て、P2 O5 やB2 O3 が持っているジルコンを生成す
るという不都合な特性を消失させ、ガラス相を形成する
成分としての有益な特性のみを取り出すことができる。
これは本発明の特徴の一つである。
る。SnO2 はガラス相の粘性を下げ、耐食性のあるガ
ラス相を形成するのに有効である。SnO2 が0.5重
量%以上であると、ガラス溶融炉に使用された場合、溶
融ガラスを発泡させることがある。
鋳煉瓦について説明する。
た人工ジルコニアを用意し、この人工ジルコニアに、A
l2 O3 、SiO2 、P2 O5 、B2 O3 、CuO、N
a2O、K2 O、BaO、SnO2 等を粉末原料として
各実施例の所定の割合で加え、これらを混合した後、ア
ーク電気炉内で溶融し、用意した鋳型に鋳造し、バイヤ
ーアルミナの粉末中に埋没して室温近くになるまで徐冷
した。
内部寸法が100mm×150mm×350mmで、そ
の上に内部寸法が140mm×235mm×200mm
の押し湯部分を一体に接続したものである。徐冷後、製
品部分を押し湯部分から切り離して試験に供した。
の特性を表1に示す。
「−」は、0.01重量%未満の含有量を示し、実質的
に含まないことを意味する。
熱サイクルによる割れを調べた。ただし、割れの有無を
判断するとき、煉瓦を肉眼で観察した際に長さ5cm以
下の割れのものは割れ無と認定した。
却中に発生する割れである。冷却後、ほぼ2等分に切断
して切断面を含み外観の観察によって割れの有無を調べ
た。
行った後、外観の観察によって割れの有無を調べた。
×40mm×40mmの試料を各実施例および比較例の
製品から切り出した。次に、各試料を電気炉に入れて、
室温から800℃に昇温し、800℃で1時間保持した
後、800℃から1250℃に昇温し、1250℃で1
時間保持した。その後、1250℃から800℃に降温
した。この800℃で1時間保持してから、800℃に
降温するまでの諸工程を1回のサイクルとして20回繰
り返した。その後、室温まで冷却した。昇温および降温
は全て400℃/Hrで行った。
や、熱サイクルによる破損または亀裂の発生を防止する
ことができる。すなわち、Na2 O、K2 OおよびBa
Oなどを含有させることにより、B2 O3 とP2 O5 の
不都合な作用である熱サイクルによる破損または割れの
原因となるジルコンの形成を抑制することができた。こ
のため、B2 O3 とP2 O5 の好都合な作用、すなわち
ガラス相の粘性および膨脹係数の最適にする作用を有効
に利用できる。さらに、高ジルコニア電鋳煉瓦の原料と
して、不純物にP2 O5 とB2 O3 を含有する原料でも
精製することなく使用できる。
Claims (1)
- 【請求項1】 化学組成が酸化物重量%で以下のとおり
である高ジルコニア電鋳煉瓦。 ZrO2 89〜96 SiO2 2.5〜8.5 Al2 O3 0.2〜1.5 P2 O5 0.5未満 B2 O3 1.2未満 CuO 0.3未満 P2 O5 +B2 O3 0.01を超え、かつ1.7未満 Na2 O+K2 O 0.05〜1.0 BaO 0.01〜0.5 SnO2 0.5未満 Fe2 O3 +TiO2 0.3以下
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- 1995-06-20 JP JP17561695A patent/JP3682888B2/ja not_active Expired - Lifetime
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